Титан всё чаще применяется в ювелирном искусстве, что неспроста, ведь этот металл обладает множеством уникальных характеристик, делающих его привлекательным для многих ювелиров. И всё-таки, у обычного ценителя украшений его применение вызывает много вопросов. Чтобы получить на них ответы, нужно узнать, почему металл так полюбился мастерам ювелирного дела, а уж потом делать выбор.
История титана
В 1791 году британский химик Уильям Грегор шел вдоль русла реки и заметил, что черный песок, покрывавший берега, имел в составе частицы, которые притягивались магнитами.
Учёный решил изучить свойства этого песка и открыл новый материал — ильменит. Тогда он исследовал и этот материал, и применив соляную кислоту, смог извлечь из него железо. Но при этом он заметил непонятный осадок. Это был оксидный порошок неизвестного науке металла.
Вскоре выяснилось, что в то же время этот странный металл обнаружили и другие европейские минералоги, и уже в 1795 году немецкий химик Мартин Клапрот дал ему название в честь греческих богов.
Производство титана. Титан один из самых прочных металлов в мире!
Совершив настоящую революцию в науке, титан начал использоваться как незаменимый материал для разработки моделей самолетов и быстро нашел применение в архитектуре, ювелирном деле, промышленности и медицине.
Месторождения
Титан не встречается в природе в чистом виде. На плавильных и рафинирующих заводах его добывают из рутила, который можно обнаружить в прибрежных песках.
Для извлечения чистого титана используется метод Кролла , который заключается в получении тетрахлорида титана (TiCl4) путем хлорирования при 800 ° C в присутствии углерода. Как правило, заводы по добыче и переработке этого металла расположены в местах, где металлурги добывают титановую руду. Имеются такие месторождения в США, Канаде, ЮАР, некоторых скандинавских странах, Австралии, Индии и других государствах.
Свойства титана
Многие зададутся вопросом, что же такое титан: это сплав или драгоценный металл? Ответ прост: ни то, ни другое.
Это легкий металл, не содержащий примесей, но и не считающийся драгоценным. На серебристо-белые ювелирные изделия из этого металла не ставят пробу.
Титан — популярный элемент в различных областях промышленности в основном из-за своей высокой удельной прочности. В том, что касается этого термина, то речь идёт о пределе прочности материала, поделенном на его плотность. В двух словах: он обозначает, насколько сильно сопротивляется материал на единицу веса.
Будучи приблизительно на 60% плотнее алюминия, титан в два раза прочнее. Кроме того, этот металл в три раза твёрже стали и при этом намного легче.
Достоинства и недостатки
Сегодня титан, применение которого определяют его уникальные качества и свойства, используется во многих сферах.
Производители косметики предпочитают его для изготовления солнцезащитных кремов, благодаря тому, что он не вызывает раздражения, аллергии или обесцвечивания кожи.
В медицинской промышленности этот металл используется для производства ортопедических имплантатов и зубных протезов. Дело в том, что титан, в чьи свойства и характеристики входят коррозионная стойкость и биосовместимость , способен к остеоинтеграции как ни один другой металл. Благодаря ему нагрузки, которым подвергаются суставы, распределяются между костью и протезом.
Имплантируемые устройства, такие как кардиостимуляторы, также выигрывают от биосовместимости титана — их нередко заключают в титановый корпус.
Гипоаллергенность титана делает его широко применяемым для безопасного пирсинга, который не станет причиной раздражения кожи у любителей этого вида украшений.
Использование в ювелирных изделиях
Долгое время титан практически не использовался в ювелирном деле по двум причинам:
Его прочность затрудняет ювелирную обработку. Прочность, как характеристика химического элемента с названием титан, заставляет ювелиров проводить долгие часы с надфилем в руках, так как этот металл очень нелегко пилить. Не менее трудно вальцевать его или шлифовать, поэтому изготовление титанового ювелирного изделия может быть длительным и непростым. Любопытно, что при всём при этом такое украшение легко полируется, также как вещицы из золота и платины.
Не все ювелиры могут плавить и деформировать титан. Для плавки этого металла требуется 1723 градуса по Цельсию, что является возможным далеко не на каждом ювелирном предприятии и уж тем более в мастерской.
Только в конце 1990-х годов технологии позволили начать полноценно использовать титан в ювелирных изделиях, сначала для простых колец, а затем и для более сложных. Кроме того, сегодня он используется для повышения прочности золота. В некоторых случаях добавления 1% к драгоценному металлу достаточно, чтобы добиться гладкости чистого золота.
Стоимость титанового украшения будет зависеть не столько от самого материала, сколько от формы изделия и количества часов, необходимых для его производства, а также дополнительных деталей — драгоценных или поделочных камней, филиграни и прочих украшений.
Интересно: ювелиром с мировой известностью, использующим в своей работе титан, является Лоррейн Шварц . Израильская дизайнер создаёт украшения из бриллиантов, рубинов и изумрудов для голливудских звёзд. Говоря о своей работе с этим металлом, мастер заявляет, что предпочитает его за непредсказуемость.
Преимущества титана в ювелирном деле
Лишь немногие люди знают о бесчисленных преимуществах, которыми обладают украшения из титана. Остальные не решаются купить титановые кольца, несмотря на их элегантный и статусный вид. Тем не менее, среди очевидных достоинств этого металла стоит выделить следующие:
- Такие изделия не подвержены коррозии и ржавчине, а значит, они долго не утратят своего внешнего вида и не будут нуждаться в полировке.
- Они подходят для людей с чувствительной кожей.
- Они легкие, поэтому их будет удобно носить тем людям, которые привыкли отказываться от массивных украшений в связи с их значительным весом.
- Можно персонализировать отделку украшений по своему вкусу и выбрать матовую или глянцевую отделку: обе будут смотреться хорошо.
- Эти изделия износостойкие. Ваши кольца надолго останутся в том виде, в котором вы его купили.
Есть ещё одна любопытная характеристика титана, которая важна для производства ювелирных изделий: он может быть окрашен за счет нагрева или применения электрического разряда. В результате этих действий металл выделяет оксиды и меняет свой цвет в зависимости от температуры и продолжительности процесса. В продаже можно встретить титановые украшения желтого, розового, красного, фиолетового, синего или чёрного цветов.
Уход за ювелирными изделиями из титана
Чтобы почистить изделие из титана, его нужно промыть водой, а при необходимости добавить каплю нейтрального жидкого мыла. Для очистки труднодоступных поверхностей можно использовать старую и мягкую зубную щетку. Металл прочен, но абразивная чистка может испортить те элементы изделия, которые сделаны из других материалов, и это нужно учитывать.
Выбор металла для изготовления ювелирного украшения, будь то печатка, обручальные кольца, брошка или серьги, остаётся за будущим владельцем этой вещицы. Тем не менее, любителям новаторских решений в мире ювелирного дела хочется порекомендовать обратить внимание на универсальный титан — популярную альтернативу классическим драгоценным металлам. Пришло время отойти от традиционных идей дизайна ювелирных изделий, от привычных всем материалов и оттенков. Матовый белый с серебристым отливом, полуночно-чёрный с космическим эффектом, титан завоёвывает сердца охотников за роскошью во всём мире.
Источник: iuveliry.ru
Титан — характеристики, свойства сплавов и их применение
Титан (Ti) от латинского Titanium — лёгкий серебристо-белый металл. Температура плавления 1668 °C, кипения 3287 °C. Теплопроводность 21,9 Вт/(м·К) при 20 °C. Температурный коэффициент линейного расширения 9,2·10−6 К−1 в интервале от −120 до +860 °C. Прочность металла мало зависят от температуры, но при этом напрямую зависит от предварительной обработки.
Для технического титана твёрдость по Виккерсу составляет 790-800 МПа, модуль нормальной упругости 103 ГПа, модуль сдвига 39,2 ГПа. У высокочистого предварительно отожжённого в вакууме титана предел текучести 140-170 МПа, относительное удлинение 55-70%, твёрдость по Бринеллю 716 МПа.
Титан характеризуется с повышенной вязкостью, при механической обработке склонен к налипанию на режущий инструмент, из-за чего требуется нанесение смазочного материала. Покрывается защитной плёнкой оксида TiO2, стояк к коррозии кроме щелочной среды. Повышенная устойчивость титана к испарению в вакууме, плюс легкость делают металл востребованным при конструировании космических кораблей. Температура перехода в сверхпроводящее состояние 0,387 К. При температурах выше 73 кельвин титан парамагнитен.
Основные категории титановых сплавов
- Конструкционные и высокопрочные титановые сплавы. Имеют очень твердый состав, благодаря которому достигается идеальный баланс пластичности и прочности.
- Жаропрочные титановые сплавы. Имеют твердый состав, включающий в себя определенное количество химического соединения, что несколько снижает пластичность, зато придает высокую жаропрочность.
- Титановые сплавы на основе химического соединения. Этот жаропрочный состав имеет малую плотность и может составить конкуренцию никелевым соединениям по жаропрочности при определенной температуре.
Сейчас титан очень широко используют в конструкционной деятельности. Еще 200 лет назад его считали неподходящим для конструирования, но прошло время, и на данный момент это один из самых долговечных и надежных материалов с широким спектром других полезных свойств.
Марки и химический состав
Процентное соотношение элементов в деформируемых титановых сплавах по ГОСТ 19807–91.
| ВТ1-00 | Основа | – | – | – | – | – | – | – | 0,08 | 0,15 | 0,10 | 0,008 | 0,04 | 0,05 |
| ВТ1-0 | То же | – | – | – | – | – | – | – | 0,10 | 0,25 | 0,20 | 0,010 | 0,04 | 0,07 |
| ВТ1-2 | То же | – | – | – | – | – | – | – | 0,15 | 1,5 | 0,30 | 0,010 | 0,15 | 0,10 |
| ОТ4-0 | То же | 0,4–1,4 | – | – | – | 0,30 | 0,5–1,3 | – | 0,12 | 0,30 | 0,15 | 0,012 | 0,05 | 0,10 |
| ОТ4-1 | То же | 1,5–2,5 | – | – | – | 0,30 | 0,7–2,0 | – | 0,12 | 0,30 | 0,15 | 0,012 | 0,05 | 0,10 |
| ОТ4 | То же | 3,5–5,0 | – | – | – | 0,30 | 0,8–2,0 | – | 0,12 | 0,30 | 0,15 | 0,012 | 0,05 | 0,10 |
| ВТ5 | То же | 4,5–6,2 | 1,2 | 0,8 | – | 0,30 | – | – | 0,12 | 0,30 | 0,20 | 0,015 | 0,05 | 0,10 |
| ВТ5-1 | То же | 4,3–6,0 | 1,0 | – | 2,0 –3,0 | 0,30 | – | – | 0,12 | 0,30 | 0,15 | 0,015 | 0,05 | 0,10 |
| ВТ6 | То же | 5,3–6,8 | 3,5–5,3 | – | – | 0,30 | – | – | 0,10 | 0,60 | 0,20 | 0,015 | 0,05 | 0,10 |
| ВТ6с | То же | 5,3–6,5 | 3,5–4,5 | – | – | 0,30 | – | – | 0,15 | 0,25 | 0,15 | 0,015 | 0,04 | 0,10 |
| ВТ3-1 | То же | 5,5–7,0 | – | 2,0–3,0 | – | 0,50 | – | 0,8–2,0 | 0,15–0,40 | 0,2–0,7 | 0,15 | 0,015 | 0,05 | 0,10 |
| ВТ8 | То же | 5,8–7,0 | – | 2,8–3,8 | – | 0,50 | – | – | 0,20–0,40 | 0,30 | 0,15 | 0,015 | 0,05 | 0,10 |
| ВТ9 | То же | 5,8–7,0 | – | 2,8–3,8 | – | 1,0–2,0 | – | – | 0,20–0,35 | 0,25 | 0,15 | 0,015 | 0,05 | 0,10 |
| ВТ14 | То же | 3,5–6,3 | 0,9–1,9 | 2,5–3,8 | – | 0,30 | – | – | 0,15 | 0,25 | 0,15 | 0,015 | 0,05 | 0,10 |
| ВТ20 | То же | 5,5–7,0 | 0,8–2,5 | 0,5–2,0 | – | 1,5–2,5 | – | – | 0,15 | 0,25 | 0,15 | 0,015 | 0,05 | 0,10 |
| ВТ22 | То же | 4,4–5,7 | 4,0–5,5 | 4,0–5,5 | – | 0,30 | – | 0,5–1,5 | 0,15 | 0,5–1,5 | 0,18 | 0,015 | 0,05 | 0,10 |
| ПТ-7М | То же | 1,8–2,5 | – | – | – | 2,0–3,0 | – | – | 0,12 | 0,25 | 0,15 | 0,006 | 0,04 | 0,10 |
| ПТ-3В | То же | 3,5–5,0 | 1,2–2,5 | – | – | 0,30 | – | – | 0,12 | 0,25 | 0,15 | 0,006 | 0,04 | 0,10 |
| АТ3 | То же | 2,0–3,5 | – | – | – | – | – | 0,2–0,5 | 0,20–0,40 | 0,2–0,5 | 0,15 | 0,008 | 0,05 | 0,10 |
Свойства титана
По плотности и удельной теплоемкости титан занимает промежуточное место между двумя основными конструкционными металлами: алюминием и железом. Стоит также отметить, что его механическая прочность примерно вдвое больше, чем чистого железа, и почти в шесть раз выше, чем алюминия. Но титан может активно поглощать кислород, азот и водород, которые резко снижают пластические свойства металла. С углеродом титан образует тугоплавкие карбиды, обладающие высокой твердостью.
Титан обладает низкой теплопроводностью, которая в 13 раз меньше теплопроводности алюминия и в 4 раза — железа. Коэффициент термического расширения при комнатной температуре сравнительно мал, с повышением температуры он возрастает.
Модули упругости титана невелики и обнаруживают существенную анизотропию. Модули упругости характеризуют способность материала упруго деформироваться при приложении к нему силы. Анизотропия заключается в различии свойств упругости в зависимости от направления действия силы. С повышением температуры до 350 °С модули упругости уменьшаются почти по линейному закону. Небольшое значение модулей упругости титана — существенный его недостаток, т.к. в некоторых случаях для получения достаточно жестких конструкций приходится применять большие сечения изделий по сравнению с теми, которые следуют из условий прочности.
Титан имеет довольно высокое удельное электросопротивление, которое в зависимости от содержания примесей колеблется в пределах от 42·10-8до 80·10-6 Ом·см. При температурах ниже 0,45 К он становится сверхпроводником.
Титан — парамагнитный металл. Обычно у парамагнитных веществ магнитная восприимчивость при нагревании уменьшается. Магнитная восприимчивость характеризует связь между намагниченностью вещества и магнитным полем в этом веществе. Титан составляет исключение из этого правила — его восприимчивость существенно увеличивается с температурой.
На нашем сайте, в каталоге титанового проката, вы можете ознакомится и приобрести следующие виды продукции из титана:
Применение титана
На шельфовых трубопроводах специального назначения применяются для соединения труб титановые блины. Они не ржавеют, не окисляются при контакте с воздухом и агрессивными веществами, жаропрочные и жаростойкие, долго не изнашиваются. Применяются в горной и нефтедобывающей промышленности.
В медицине титан используют благодаря биологической и физиологической инертности по отношению к живому организму, в сочетании с антикоррозионной стойкостью и повышенным механическим качествам. Титановые карточки применяется в изготовлении протезов, зубных имплантатов, в стоматологических и эндодонтических инструментах.
Широкое использование титана и его сплавов в морском судостроении, из-за малой плотности материала. Исключительная стойкость при воздействии морской водой, делает титан незаменимым материалом, для обшивки судов как правило для этого используется листовой титан. Обшитые листами корпуса судов не требуют окраски, и десятилетиями не ржавеют и не разрушаются в морской воде.
Малая плотность позволяет снижать массу корабля, что повышает его маневренность и дальность хода. Также широко используются титановые квадраты. Эрозионная и навигационная стойкость позволят не бояться больших скоростей в морской воде: частицы песка не повредят титановым рулям. Прутки из титановых сплавов применяются для изготовления валов, распорок, опоры, части якоря.
На подводных лодках титан используется для изготовления деталей палубной арматуры, антенн, приборов, рукояток, постоянно погруженных в морскую воду. Из титана делают корпуса подводных лодок сверхглубокого погружения до 6 км.
Для изготовления конструктивных деталей вертолетов, самолетов используются титановые плиты. К примеру, у Boeing 787 Dreamliner количество титановых деталей составляет 30%. В авиастроительстве титан используется для надежности конструкции, снижает вес деталей и увеличивает долговечность. Титан материал, используемый при конструировании космического корабля «Восток», на котором Юрий Гагарин совершил первый полет в космос, а также в пилотируемых и беспилотных кораблях «Союз», «Марс», «Луна», «Венера».
Шестигранники из сплавов титана используются как конструктивный элемент двигателей космических кораблей. В изготовлении композитных и многокомпонентных материалов используется фольга из титана. Промышленное фольга толщиной до 13 мкм.
В изготовлении шин для авиатранспорта, как армирующий компонент используется титановая проволока. Она значительно снижает вес шин и повышает их долговечность. В новых моделях шин проложена дополнительная силовая сетка, предохраняющая отрыв резинового протектора от корда. Такие модели позволяют эксплуатацию самолета с большим взлетным весом.
В химической и нефтяной промышленности используются титановые трубы. Использование титана в химической промышленности позволило наладить выработку хлора и калия, мочевины и соды, отбеливающих средств, и средств бытовой химии.
Титан в виде слитков используется как сырье для дальнейшей переработки.
Источник: metallrc.ru